走進農場，只見一臺臺形態各異的農機在田間或是“伸展雙臂”，或是“扭動腰肢”，或是行走自如。不僅駕駛艙內無人，周圍也不見人影。這，不是好萊塢科幻大片的一幕，而是山東理工大學生態無人農場無人農機裝備的演示現場。
該農場位于山東淄博市臨淄區朱臺鎮，由山東理工大學與淄博禾豐種業公司合作共建，是國內首個生態無人農場。融合了精準農業航空應用技術、生物防控、綠色循環農業、農用無人機、農業機器人、人工智能、5G通信、物聯網、大數據、云計算、云端遠程控制田間作業裝備等高新技術。
工作人員坐在農場的“大腦”——指揮控制中心的辦公室里，用鼠標依次點擊智能農機監控信息化平臺系統中的“機器人派單”“裝備檢測”和“啟動”按鈕，指控中心外的農機就發動起來，開始自主作業了。工作人員還可以通過空中無人機傳回的實時圖像，在屏幕上觀看田里所有機械作業的畫面。
窗外，一臺由山東理工大學自主改造的無人駕駛拖拉機正在田間行駛。據該校計算機學院教授王志強介紹，該款機械采用北斗衛星導航系統精確定位，利用學校智慧農業團隊自主研發的電動方向盤和導航控制器實現作業全程無人化，還通過自主研發的云平臺遠程控制系統對機器遠程控制。“這臺在淄博的機器，我們就算在濟南，也能通過遠程遙控，指揮它作業。”王志強說，它還能實現直線自動駕駛、地頭自動掉頭、主機-機具一體化控制等功能。
引起參觀者嘖嘖稱奇的還有一款不打農藥、只打“水”的植保無人車—電生功能水生態植保無人車。“這款車只以鹽水為原料，其自帶的電生功能水發生裝置可將鹽水轉化為電生功能水。”山東理工大學教授張彥斐告訴記者，這種“水”對于由細菌、真菌、病毒引起的常見農作物病害以及部分蟲卵，具有廣譜、高效、快速的滅殺作用，能防控80%以上的農業微生物病害，可替代40%以上的傳統化學農藥，促進作物增產20%以上。這款機械的適用性也非常廣泛，可應用于大田作物以及蔥、姜、蒜等高附加值經濟作物。因此是一款無污染、無藥害、無殘留、無抗藥性的綠色、生態型植保作業機械。
不僅地面機械神通廣大，“空中精靈”植保無人機也不容小覷。當天演示的植保無人機作業每小時可達100~200畝，與人工作業相比，效率提升數十倍，可減少農藥使用量30%。
無人駕駛農機能夠極大地提高農業生產效率，提高作業精準度，也能為解決未來“誰來種地”問題提供思路。“這次演示的無人駕駛技術屬于國內領先，涉及耕種管收全過程，已經實現了農機直行、轉向、倒車等控制，拖拉機跟特定的農機具（旋耕機、播種機）也實現了良好的協同作業與配合。”生態無人農場團隊負責人、法國歐洲科學院院士蘭玉彬教授總結道。
指揮控制中心如此順利地讓田間的農機在無人駕駛的情況下自由奔走，整個農場作為一個循環生態系統正常運轉……這些到底是如何實現的呢？
“這主要靠的是天空地一體化信息獲取系統、5G網絡、大數據、云平臺等技術支撐。”蘭玉彬教授說。農場的智能農機監控信息化平臺系統，可以實現對無人農機的作業監控、路徑規劃、指揮調度和設備預警等功能。無人農機采用北斗GPS系統+姿態傳感器實時獲取自身的高精度定位信息，并采用5G網絡發送至云平臺。結合GIS系統，操作人員可以在辦公室里對農機進行精準操控，真正實現農機的無人應用，讓一個人管理上千畝田地成為可能。
此外，農場利用在太空中的高分一號衛星獲取農田遙感信息，主要包括農場的旱澇、整體長勢農情等。天空中則利用無人機搭載高光譜、多光譜分析儀，其高清晰度攝像頭，可對農作物的主要長勢、病蟲害情況等進行實時監控。地面上則建立了無人值守氣象站，實時監測空氣的溫、濕度，光照度、降水量等信息。地下則布設了多個自動化土壤墑情傳感器，自動化土壤溫度、濕度、養分檢測儀，自動進行測土配方。
“然后所有這些信息通過淄博市第一個5G基站，實時傳送到農場指控中心的物聯網云平臺，再利用云計算進行分析處理，結合農場的農資管理、歷史產量等數據信息，形成農業生產大數據。”王志強說，同時基于機器學習、深度學習等人工智能核心技術，形成智慧農業“云大腦”，智能化地判斷農場的作物是否需要施肥、澆水、施藥，從而給出耕種管收智慧化決策。
據了解，無人農場在國內并非獨此一家。而該無人農場的可貴之處，除了是將農機與人工智能、農情與數據信息深度融合等等外，還在于將生態與農業生產深度融合。
該農場通過開展土壤、水體、大氣監測網絡及農場生態環境建設規劃，實施測土配方精準施肥技術、秸稈綜合再利用、禽畜糞便有機化處理與施用技術、綠色生物防控病害蟲綜合治理、航空植保變量施藥、精準灌溉等各種生態技術措施，構建了一個綠色、循環、生態三位一體的可持續農業生產體系。
比如在農場的養牛車間，通過生物菌發酵技術處理牛糞，既減少了污染和異味，又能實現糞便還田，以肥養地。牛的尿液富含氮，經過生物菌技術處理后可以生成球藻，放入魚藕共生的荷塘后，最后經過養魚凈化的水，可以澆地或作牲畜的飲用水。一個立體種養、閉合式生態循環農業的雛形清晰可見。
今年，農場在精準農業航空應用、現代農機、農藝、育種及數字化和生態沃土等技術的綜合推動下，創造了畝產856.9公斤的全國小麥高產紀錄。這一成績的取得，離不開蘭玉彬教授及其團隊的付出。全程參與的禾豐種業公司董事長朱俊科更是深有感觸地說道：“古有賈思勰，今有蘭玉彬”。
盡管已經碩果累累，但蘭玉彬教授的腳步永遠不肯停下。“我們自2019年開始，計劃用五年時間將無人農場建設成為一個耕種管收無人作業，融合大田、大棚、果園、畜牧、水產養殖的生態、綠色循環無人農場，并且是可復制、可推廣的。”蘭玉彬教授對未來充滿信心。
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2020-10-23
